用于控制燃料的喷射量的方法.pdf

本发明涉及用于借助具有压电执行器的燃料喷嘴(30)配给在喷射时向内燃机(10)的燃烧室(20)内喷射的燃料的喷射量(110、111、112)的方法，其中对于预先给定的、施加在所述压电执行器上的操控电压(UL)通过预先规定流过压电执行器的充电电流(I)的时间曲线(100、101、102)来设定所述喷射量(110、111、112)。

权利要求书
1.  用于借助具有压电执行器的燃料喷嘴(30)配给在喷射时向内燃机(10)的燃烧室(20)内喷射的燃料的喷射量(110、111、112)的方法，其特征在于，对于预先给定的、施加在所述压电执行器上的操控电压(UL)通过预先规定流过所述压电执行器的充电电流(I)的时间曲线(100、101、102)来设定所述喷射量(110、111、112)。

2.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过预先规定充电电流(I)的时间曲线(100、101、102)来设定所述燃料喷嘴(30)的打开时刻。

3.  根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过在这次喷射时设定比在另一次喷射时所述燃料喷嘴(30)的更早的打开时刻这种方式，实现在所述这次喷射时配给比在所述另一次喷射时更大的喷射量(100、102)。

4.  根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过在这次喷射时设定比在另一次喷射时所述燃料喷嘴(30)的更晚的打开时刻这种方式，实现在所述这次喷射时配给比在所述另一次喷射时更小的喷射量(100、102)。

5.  根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，通过如此调节所述充电电流(I)的时间曲线(100、101、102)从而更早达到所述操控电压的使得所述压电喷嘴打开的值(U0)这种方式，设定所述燃料喷嘴(30)的更早的打开时刻。

6.  根据权利要求2或4所述的方法，其特征在于，通过如此调节所述充电电流(I)的时间曲线(100、101、102)从而更晚达到所述操控电压的使得所述压电喷嘴打开的值(U0)这种方式，设定所述燃料喷嘴(30)的更晚的打开时刻。

7.  用于运行具有多个燃料喷嘴(30)的内燃机(10)的方法，所述燃料喷嘴各具有一个压电执行器，其特征在于，单独使用根据上述权利要求中任一项所述的方法来控制对每个燃料喷嘴(30)的喷射量(110、111、112)的配给。

8.  计算单元(80)，其设计用于执行根据上述权利要求中任一项所述的方法。

9.  计算机程序，当所述计算机程序在计算单元(80)上、尤其根据权利要求8所述的计算单元(80)上执行时，使所述计算单元(80)执行根据权利要求1到7中任一项所述的方法。

10.  机器可读的存储介质，具有在其上存储的根据权利要求9所述的计算机程序。

说明书用于控制燃料的喷射量的方法
技术领域
本发明涉及一种用于通过压电喷嘴控制燃料的喷射量的方法。
背景技术
具有压电执行器的燃料喷嘴，尤其用于高压存储器喷射系统(在本申请的范围内也称压电喷嘴)，为向内燃机的燃烧室内喷射燃料基本公知。作用方式例如在DE 10 2004 004 007 A1或者EP 1 311 005 B1中说明。
在这种压电喷嘴中通过对压电执行器充电打开阀，由此通过具有流出节流阀的流出通道，燃料能够从高压控制室流出，并且该高压控制室内的压力降低。这又导致通常成针状构造的阀元件(在本申请的范围内称为阀针)打开。通过阀针的打开喷射口被释放，处于压力下的燃料通过喷射口被喷射燃烧室内。
压电执行器在电气方面的特性像非线性的、具有滞后的电容器一样。由于控制电流，电荷流入或者流出并且由此电压和所期望的执行器行程会改变。通过在压电执行器的充电和放电期间在充电时间和放电时间恒定的情况下相应控制电流大小(缩放)这种方式，能够在时间上设定执行器行程打开和关闭曲线。
在这种情况下，作为变化的执行器行程曲线的结果，由控制阀的较早或者较晚地打开和关闭时刻对喷射量产生影响。充电电流以所述方式的变化导致充电电压的变化(施加的电荷的变化)，因此喷射量设定范围通过最小的和最大的允许充电电压限制。
因此希望给出一种可能性，在达到最大的操控电压的情况下也能够控制、尤其提高喷射量。
发明内容
本发明提出一种具有权利要求1所述的特征的方法。有利的设计方案是从属权利要求以及下面的说明的主题。
在本发明的范围内，向内燃机的燃烧室内喷射的燃料的喷射量借助具有压电执行器的燃料喷嘴、所谓的压电喷嘴进行配给。本发明现在基于这样的认识：对于预先给定的、施加在压电执行器上的操控电压，能够通过对流过该压电执行器的充电电流的时间曲线的模型化或者预先规定来控制有待配给的喷射量。
通过改变或者预先规定充电电流的时间曲线尤其影响燃料喷嘴的打开时 刻。由此即使在使用最大充电电压的情况下还能够提高或者降低喷射量，尤其在最低量特性(Kleinstmengenverhalten)的范围内。
尤其在预先给定充电电流的时间曲线的情况下考虑预先给定的电荷量。由此能够与常规的控制不同通过操控电压的变化在电荷量保持不变的情况下提高喷射量。
有利的是为提高喷射量如此调节充电电流的时间曲线，使得压电喷嘴较早打开。为此如此调节充电电流的时间曲线，从而较早达到充电电压的使压电喷嘴打开的值。较大的喷射量的充电电压曲线或者操控电压曲线的上升侧沿比较小的喷射量的充电电压曲线或者操控电压曲线的上升侧沿更陡。例如为此首先施加大电流，该电流随时间流逝而减小。最初大的电流引起燃料喷嘴较早打开，由此能够较早地进行喷射。
优点在于，为降低喷射量如此调节充电电流的时间曲线，使得压电喷嘴较晚打开。为此如此调节充电电流的时间曲线，从而较晚达到充电电压的使压电喷嘴打开的值。较大的喷射量的充电电压曲线或者操控电压曲线的上升侧沿比较小的喷射量的充电电压曲线或者操控电压曲线的上升侧沿更平缓。例如为此首先施加小电流，该电流随时间流逝增大。仅在后来成为大电流时引起燃料喷嘴较晚打开，由此较晚地进行喷射。
优点还在于，为了运行具有多个各带有一个压电执行器的燃料喷嘴的内燃机，单独使用根据上述权利要求中任一项所述的方法来控制每个燃料喷嘴的喷射量。由此能够简单地并且不依赖于最大的操控电压有效地调节或者补偿由加工引起的与额定喷射量的偏差。
机动车的按本发明的计算单元、例如控制设备尤其是电动机控制设备，尤其通过编程技术设计用于执行按本发明的方法。
以软件的形式实现本方法也是有利的，因为这引起特别小的成本，尤其当用于执行的控制设备还用于其他的任务因此本来就存在时。提供该计算机程序的适当的数据载体尤其是软盘、硬盘、闪存器、EEPROM、CD-ROM、DVD等。也能够通过计算机网络(互联网、内联网等)下载程序。
本发明的其他优点和设计方案从说明和附图中产生。
应该理解的是，上述以及下面还要说明的特征不仅能够在相应给出的组合中使用而且也能够在其他组合中使用或者单独使用，而不离开本发明的范围。
附图说明
根据实施例在附图中示意性地示出本发明并且在下面参照附图对本发明进行详细说明。
图1示意性地示出用于按本发明的方法的内燃机的一部分；
图2以图表示出按本发明的方法的充电电流、充电电压和喷射量的各种可能的时间曲线。
具体实施方式
在图1中示意地示出具有燃料喷嘴30的内燃机10的一部分，在一种优选的设计方案中的按本发明的方法能够用于该内燃机10。
示范性地示出汽缸21，所述汽缸具有在其中导引的活塞22，它们限定出燃烧室20。借助阀23能够把燃料引入到燃烧室20内，所述燃料首先通过燃料喷嘴30配给或者被喷射到吸管24内(间接喷射)。然而作为替代方案，也能够将燃料直接通过燃料喷嘴30喷射到燃烧室20内(直喷，在此未示出)。
构造为电动机控制设备的计算单元80设置用于，提供和调节用于给燃料喷嘴30的压电执行器充电的充电电流I。
在图2中针对按本发明的方法的一种优选的设计方案示出充电电流I和充电电压U在时间t内(相应左边的图表)以及形式为喷射速率R的喷射量在时间t内(相应右边的图表)的三个不同的可能的时间曲线。
在视图(a)内示出充电电流I在预先给定的时间间隔Δt内的时间上恒定的曲线100。它也相应于现有技术中的常见的充电电流曲线。在该时间间隔Δt内总共消耗的或者充电到压电执行器上的电荷量120相应于充电电流的弯曲线100之下的面积。由此引起的充电电压曲线用200表示。所属的喷射量110在右边的图表中示出。
在视图(b)中示出充电电流I在该预先给定的时间间隔Δt内的下降的时间曲线101，也就是说在时间间隔Δt开始时流过与视图(a)中的曲线相比更大的电流，该电流然而到时间间隔Δt结束时下降，更确切地说是降低到比在视图(a)的曲线中更小的值。充电电流I的曲线101的弯曲线下面的面积再次相应于总喷射量120，它精确地和视图(a)中的一样大。由此引起的充电电压曲线用201表示。通过该充电电流在视图(b)中引起的充电电压UL相应精确地和通过充电电流在视图(a)中引起的充电电压一样大。但是配给的喷射量不同。
开始时升高的充电电流意味着，首先在压电执行器上施加与例如在视图(a)中通常的曲线相比更多的电荷。这也意味着，充电电压或者操控电压更快地上升或者具有更陡峭的上升侧沿，因此较早达到操控电压的使压电喷嘴打开的值U0。燃料喷嘴较快或者较早打开，也就是说燃料的喷射较早进行，如在右边的图表中所示。因此总喷射量提高。
在视图(c)中表示充电电流I在该预先给定的时间间隔Δt内的上升的时间曲线102，也就是说在时间间隔Δt开始时流过比在视图(a)的曲线中更小的电流，该电流然而到时间间隔Δt结束时上升，更确切说上升到比在视图(a)的曲线中更大的值。充电电流的曲线下的面积再次相应于总充电量120，其精确地与视图(a)或(b)中的一样大。由此引起的充电电压曲线用202表示。通过视图(c)中的充电电流引起的充电电压UL相应精确地与通过视图(a)和(b)中的充电电流引起的充电电压一样大。但是配给的喷射量不同。
因为充电电流仅在结束时才达到一个高的值，所以表示首先在压电执行器上施加比例如在视图(a)中通常的曲线中更小的电荷。这也意味着，充电电压或者操控电压较慢地上升或者具有平缓上升的侧沿，因此操控电压较晚地达到使压电喷嘴打开的值U0。燃料喷嘴较慢或者较晚打开，也就是说燃料的喷射仅在如在右边的图表中所示那样较晚进行。总喷射量因此减少。
图2的喷射过程表示根据本发明的一种优选的实施方式的不同的可能的喷射过程，它们在相同的充电电压下具有不同的喷射量。
还应该指出，这里表示的充电电流的时间曲线是理想的，也就是说在现实中该曲线并非精确地线性，而是弯曲地进行。此外根据所期望的行为或者需要的喷射量也能够任意改变该曲线。
因为这里仅改变充电电流的时间曲线而充电量或者充电电压保持恒定，所以相对于常规的控制方法未消耗更多的控制能量。由此喷射量调节也在达到最大可能的操控电压的情况下仍然可能，或者增大能够提供的、用于可能的喷射量的数量范围。
在具有多个燃料喷嘴(亦称为多汽缸)的内燃机中每一个燃料喷嘴或者所属的压电执行器都能够单独地利用充电电流的经过调整的时间曲线来控制。由此能够补偿单个燃料喷嘴关于额定喷射量的由加工引起的偏差。